As alterações estruturais induzidas pela cofilina nos filamentos de actina permanecem locais

a actina é uma proteína citoesquelética importante que desempenha papéis cruciais numa série de eventos biológicos que envolvem a geração de força e mudanças de forma. Os monómeros de actina são polimerizados em filamentos de actina, que servem como núcleo do citoesqueleto de actina juntamente com muitas proteínas associadas. Embora a actina purificada possa ser espontaneamente polimerizada em condições fisiológicas em tubos de ensaio, a montagem e desmontagem da actina são espatialmente e temporariamente controladas dentro das células. Por exemplo, a montagem direcional concertada de filamentos de actina pode empurrar membranas e organelos, enquanto a desmontagem de filamentos de actina contribui para a remodelação do citoesqueleto e a reciclagem de monómeros de actina desmontados para uma nova ronda de polimerização de actina. Portanto, a regulação coordenada da montagem e desmontagem de actina é muitas vezes necessária para atingir comportamentos celulares normais. Particularmente, a desmontagem do filamento de actina é uma tarefa desafiadora no citoplasma. Uma vez que a actina é polimerizada, a dissociação espontânea lenta das subunidades de actina dos filamentos limita a taxa de rotação global da actina. Além disso, o citoplasma contém geralmente elevadas concentrações de monómeros de actina que podem aumentar a montagem líquida de actina. Um dos fatores que promovem o filamento de actina e a desmontagem são a actina despolimerizantes fator (ADF)/cofilin família de proteínas, que é expressa em vários tipos de células em eucariotas e envolvidos em processos celulares que necessitem de dinâmica de reorganização do citoesqueleto de actina, tais como a migração celular, citocinese, e morfogênese (1, 2). A ADF / cofilina (a seguir designada por cofilina) promove a despolimerização da actina e aumenta o volume de negócios da actina (3⇓ – 5). A cofilina liga-se ao lado dos filamentos de actina a uma razão molar de 1:1 (cofilina:actina subunidade) de forma cooperativa, de modo a que os aglomerados de regiões decoradas com cofilina sejam gerados. Em seguida, o corte do filamento ocorre frequentemente em ou perto dos limites entre as regiões decoradas com cofilina e nuas do filamento (6, 7). Portanto, a cofilina corta os filamentos de actina de forma mais eficiente quando se liga a filamentos a baixas densidades (8). No entanto, o mecanismo de corte do filamento nas bordas dos aglomerados de cofilina permanece incerto. Os filamentos de actina ligados à cofilina são estruturalmente diferentes dos filamentos de actina simples (9⇓-11), o que levou à hipótese de que as descontinuidades estruturais nas fronteiras entre as regiões ligadas à cofilina e as regiões nuas geram pontos mecanicamente frágeis (12). No entanto, outros estudos demonstram que as alterações estruturais induzidas pela cofilina são propagadas em regiões nuas (13, 14). Para esclarecer este problema, um grupo colaborativo liderado por De La Cruz e Sindelar (15) analisou recentemente variações estruturais de filamentos de actina com aglomerados de cofilina usando microscopia crio-eletrônica e demonstrou que as mudanças estruturais induzidas pela cofilina são limitadas dentro de duas subunidades de actina nas fronteiras. In PNAS, Huehn et al. (16) determinar ainda as estruturas quase atómicas da cofilina e actina nos limites e mostrar que a cofilina apenas induz alterações estruturais nas subunidades da actina localmente por contactos directos sem afectar as subunidades da actina vizinha numa região nua. A estrutura de alta resolução das subunidades de actina nas margens dos aglomerados de cofilina fornece pistas para compreender o mecanismo de corte do filamento de actina induzido pela cofilina.Os filamentos de actina são polímeros helicoidais polarizados de duas cadeias (17). A polimerização da actina em empilhamento gera duas extremidades de filamento com propriedades bioquímicas distintas: pontas pontiagudas (ou menos) e extremidades barbeadas (ou mais) (18) (Fig. 1A). A cofilina entra em contacto com duas subunidades de actina posicionadas longitudinalmente no mesmo protofilamento e muda a torção do filamento (9). A cofilina também altera a conformação das subunidades de actina de modo que os contatos longitudinais entre as duas subunidades de actina são interrompidos (10, 11). Mesmo com a perturbação induzida pela cofilina nas ligações actina-actina, os filamentos de actina saturados pela cofilina não são facilmente fragmentados (8) porque a cofilina actua como Ponte transversal que estabiliza as duas subunidades longitudinais da actina. Quando apenas uma molécula de cofilina está ligada a um filamento, Huehn et al. (16) verificar que apenas a subunidade superior da actina (a extremidade pontiaguda) adopta a conformação induzida pela cofilina, de tal modo que a ligação longitudinal da actina-actina só é interrompida entre a subunidade superior ligada à cofilina (I na Fig. 1B) e a subunidade adjacente longitudinalmente posicionada (+2 na Fig. 1B). Assim, uma única cofilina faz um ponto frágil em apenas um protofilamento sem afetar o protofilamento oposto, o que não é suficiente para causar corte eficiente.